2008年, 第6卷, 第4期　刊出日期：2008-07-30

  

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  并联有源滤波器控制策略研究

  徐殿国,武健,何娜

  电源学报. 2008, 6(4): 255-265.

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  有源滤波器(APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段，本文分别对并联APF和并联混合APF的控制策略进行了研究。针对某一类非线性负载，提出了一种在单一同步坐标系下的复合控制器，包含PI和重复控制器。该复合控制器结合了PI和重复控制器的优点，能够消除稳态误差和改善系统鲁棒性。本文详细研究了复合控制器的设计方法，对控制系统稳定性进行了分析。所提控制方法在三相并联有源滤波器系统进行了验证，实验结果证明了所提出的混合控制器具有优异的性能。将有源滤波器(APF)和无源滤波装置(PF)结合起来构成混合有源滤波器(HAPF)是当今的发展趋势，既弥补了无源滤波装置的固有缺陷，又能充分发挥有源滤波器的优势。本文对无变压器型混合并联有源滤波器的设计原则进行了研究，提出了具体的设计方法以及电感值和直流母线电压之间的关系。同时，分别给出了HAPF进行补偿负载电流谐波和阻尼电网电压谐波放大这两种不同应用时的控制策略，对其滤波和阻尼特性进行了详细的分析。为了改善HAPF性能，在控制策略中引入了广义积分控制器。实验结果证明了混合并联滤波装置的优异性能。
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  多功能柔性功率调节器三闭环控制方式的研究

  陈仲伟,唐恺平,邹旭东,段善旭

  电源学报. 2008, 6(4): 266-269. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.266

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  多功能柔性功率调节器(FPC)利用交流励磁的变速恒频双馈电机带动飞轮运转进行储能，可用于电力调峰或系统稳定控制、提高电能质量以及无功补偿等各种领域。本文对FPC转子侧变换器的矢量控制方式进行研究，提出对转子侧q轴电流采用速度外环、功率中环、电流内环的三闭环控制方式，以满足装置对于速度和功率同时控制的要求。
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  用于风力系统电压波动控制的STATCOM研究

  康勇,林新春,邹旭东,刘小虎,徐飞冬

  电源学报. 2008, 6(4): 270-274. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.270

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  本文研究了采用STATCOM 抑制风电场电压波动的相关问题。Matlab/simulink和PLECS软件平台中建立了完整的风力发电系统动态时域仿真模型。对风电场电压波动及三电平中点箝位变换器(NPC)的控制等问题进行了仿真，通过仿真计算验证了三电平变换器用于风力发电系统电压波动抑制的有效性。
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  交流传动电力机车谐振原因分析与对策

  郑琼林

  电源学报. 2008, 6(4): 275-281. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.275

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  多台HXD1交流传动电力机车在太原铁路局湖东机务段同时运行时，发生了牵引网和机车变流器谐振现象，致使机车跳闸保护不能正常工作，严重影响了列车调度运行。铁道部专门组织了现场测试。本文对测试结果进行了理论分析，找出了谐振的原因，提出了可能的解决办法，并给出了最经济的解决办法。解决的办法被采纳后HXD1机车与牵引网的谐振问题不再发生。
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  无直流电感升压型永磁直驱风力发电系统

  刘莉飞,马颖涛,柴建云,孙旭东

  电源学报. 2008, 6(4): 282-286. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.282

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  针对当前永磁直驱风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题，提出一种将发电机和变换器一体化设计的新方案。通过引入以永磁发电机电枢电感为升压电感的功率因数校正(PFC)技术，采用平均电流控制法，实现了发电机电流波形与功率因数以及直流母线升压等控制。介绍了新方案的拓扑结构和控制算法，并给出了系统工作的参数条件。搭建了基于dSPACE的快速控制原型实验平台，通过仿真和实验验证了新方案的正确性，为后续的工程化应用奠定了基础。
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  一种有功电流全扰动控制的孤岛检测方法

  何流,肖岚,姚志垒

  电源学报. 2008, 6(4): 287-393. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.287

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  本文分析了有功电流扰动孤岛检测方法的不足，然后在此基础上提出了一种全扰动控制的孤检测岛方法。该方法先判断电压的变化方向，然后再施加固定时间周期的扰动量。同时，断网后，为了使输出电压连续的变化，加速孤岛的检测速度，又施加了每个输出电压周期都发生作用的扰动信号。文中详细分析了这种控制方法在断网后三种不同情况下逆变器输出电压的变化趋势。仿真和实验分析验证了该方法的正确性。这种方法能够实现无盲区的孤岛检测，而且能够适用于多个分布式发电系统并联的情况。
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  无缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

  李艳,阮新波,杨东升

  电源学报. 2008, 6(4): 294-301. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.294

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  在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中，用单个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter， MIC)代替原有的多个单输入直流变换器，可以简化电路结构，降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元的两类。本文将讨论无缓冲单元的MIC的生成方法。首先给出构成无缓冲单元的MIC电路拓扑的基本单元，提出生成MIC时单元之间的组合级联规则，由此推导出一系列无缓冲单元的MIC电路拓扑，最后将生成的结构较复杂的隔离型的MIC电路拓扑进一步简化，并给出简化原则。
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  带缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

  李艳,阮新波,杨东升

  电源学报. 2008, 6(4): 302-308. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.302

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  在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中，用单个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter， MIC)代替原有的多个单输入直流变换器，可以简化电路结构，降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元两类。带缓冲单元的MIC是由脉冲电源单元、缓冲单元和输出滤波器构成。本文将详细介绍带缓冲单元MIC电路拓扑的生成方法。首先介绍缓冲单元的概念以及具体电路结构；给出脉冲电源单元与缓冲单元的级联规则；最后，推导出一系列带缓冲单元的MIC电路拓扑。
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  高频高压谐振功率变换器工作模式的分析

  刘军,石健将

  电源学报. 2008, 6(4): 309-312.

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  本文介绍一种高频高压谐振功率变换器，利用高频升压变压器的寄生参数作为谐振元件，与外加谐振电容组成串并联谐振环节。采用断续谐振电流的工作方式，实现功率开关管的软开关。本文在分析电路的临界工作状态基础上，得出了临界负载电阻的表达式；当输出负载大于或小于临界负载电阻时，电路的工作模式顺序以及正反向谐振过程的时间均不一样，为系统的设计提供了理论依据。最后，本文设计了一台实验样机进行实验验证，并给出了实验结果。
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  隔离DC-DC变换器数字PWM控制技术的研究

  冯维一,杨旭,尹燕萍,叶海忠

  电源学报. 2008, 6(4): 313-317.

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  由于数字控制的独特优势，DC-DC变换器的数字控制技术的应用越来越广泛。与非隔离的相比，隔离DC-DC变换器还需要解决数字控制系统原边和副边的隔离。本文提出了几种方法，以ALTERA公司 CycloneⅡ系列FPGA为数字控制器，通过调制解调的方式实现了原边与副边之间PWM波的可靠传递，并在220V交流输入和12V直流输出的隔离半桥上主电路上得以验证。
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  基于二极管箝位型三电平逆变器的调制方法研究

  肖鹏,赵瑞杰,曹大鹏,宋文祥,陈国呈

  电源学报. 2008, 6(4): 318-323.

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  本文全面分析了三电平逆变器中应用的载波调制法和空间矢量调制法。详细阐述了这两类调制算法各自的优缺点。进一步分析两类调制方法的内在联系，包括调制信号与空间矢量；零序电压与冗余矢量的分配因子，推导了各个扇区零序电压的表达式。最终得出空间矢量调制就是中心化的三角-正弦调制的结论。基于以上联系三电平空间矢量调制可以通过合适的零序电压注入由三角-正弦调制等价地实现。仿真和实验结果验证了该结论的正确性。
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  基于FPGA的新型混合DPWM方法及其实现

  郭水保,徐妍萍,高艳霞,李南,阮毅

  电源学报. 2008, 6(4): 324-329.

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  数字脉宽调制器DPWM(Digital Pulse Width Modulation)是数字控制开关电源的核心。一般在DPWM的实现中，存在DPWM分辨率与系统工作频率之间的矛盾。本文提出了一种新型混合高分辨率DPWM的实现方法，该方法利用FPGA中数字时钟管理DCM(Digital Clock Manager)的倍频及移相功能、高频计数比较模块及数字“抖动”方法，在系统硬件工作频率为32MHz，开关频率为1MHz的条件下，实现了11位的DPWM分辨率。文中论述了各模块的原理及实现方法，并给出了基于Virtex-II FPGA的仿真和实验结果。
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  矩形截面圆环铁氧体磁芯电感器频率特性

  黄诗友,王世山

  电源学报. 2008, 6(4): 330-333.

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  本文建立了铁氧体磁芯电感器的集中参数模型，该模型包括电感、寄生电容及等效的损耗电阻等参数。其中等效的损耗电阻考虑了绕组导线由于集肤和邻近效应的交流电阻，同时将铁氧体磁芯的损耗等效为与频率有关的电阻。通过实例，给出了模型的等效串联电阻、等效串联电抗和相位角的计算值和测量值随频率变化的曲线，并进行了比较。计算结果与网络分析仪测量结果有很好的吻合，验证了模型的正确性。
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  一款高精度的电流基准电路设计

  赵涛,来新泉,陶晓冰,徐剑

  电源学报. 2008, 6(4): 334-337.

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  基于传统的带隙结构，本文提出了一款具有良好温度系数和电源抑制特性(PSR)的电流基准电路。该电路利用二阶温度补偿实现，有效降低了电流的温度系数。其结构简单，可应用于振荡器、运算放大器等电路中。采用0.5μm标准CMOS工艺模型，利用Hspice工具仿真验证。仿真结果表明：当温度在-40℃～150℃变化时，温度系数为111ppm/℃，低频PSR仅为-156 dB。
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  一种高精度电流采样电路的研究与设计

  秦忠洋,来新泉,付军辉,刘斌

  电源学报. 2008, 6(4): 338-341. https://doi.org/10.13234/j.issn.2095-2805.2008.4.338

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  设计了一种用于降压DC-DC转换器的高精度电流采样电路。该电路无需使用运放，能显著地提高采样精度，能在低负载电流下准确地采样负载电流。采用0.5μm 5V DPTM CMOS工艺在CADENCE软件中经仿真验证，采样精度达99％。
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  一种新颖的低电源噪声电荷泵

  韩敏,来新泉,李先锐,秦忠洋,冯旭

  电源学报. 2008, 6(4): 342-345.

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  本文提出一种新颖的低电源噪声电荷泵DC-DC变换器。该电路采用电流模控制方式来调整电荷泵充放电电流，并运用差动运放大信号输入时的电流开关特性，使得电荷泵充放电电流不受输入电源电压影响，在稳定状态下和升压过程中都基本维持恒定，有效地减小了输入电流的变化幅度，达到了减小电源噪声的目的。基于Hynix0.5μmCMOS工艺，利用HSPICE对电荷泵整体电路进行仿真验证。结果显示，在2倍模式下电荷泵输入电流仅变化3mA。
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  一种高效率升压电荷泵低噪声技术

  徐剑,来新泉,刘超,赵涛

  电源学报. 2008, 6(4): 346-350.

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  提出了一种多工作模式高效率升压电荷泵DC-DC转换器低电源噪声技术。着重分析了线性模式电荷泵下的低电源噪声技术，并提出了一种改进方式。以此为基础，设计了一款具有低噪声，高效率电荷泵DC-DC转换器，并采用低噪声控制方法，实现了多种模式下电源电流纹波的减少，从而降低了噪声。基于CSMC 0.6μm BiCMOS工艺设计，Hspice仿真结果显示，此设计降低了电源噪声。